脉冲噪声信道下基于高阶调制的LDPC码译码算法研究

论文摘要

本文的目标是对LDPC码在加性脉冲噪声信道下的差错控制性能进行研究,论文主要工作包括:首先介绍了LDPC码基本原理、规则LDPC码的构造方式和译码算法;提出了BP算法的一种简化的线性拟合算法,采用此算法后在不影响误码性能的情况下,既能降低复杂度,又能使硬件实现变得更加容易;本文还对在二元AWGN(加性白高斯噪声)环境下规则LDPC码与Turbo码的性能进行了仿真分析,通过误码性能和译码复杂度两方面的比较,证明了规则LDPC码在中短帧传输下的优异性能,这对LDPC码投入实际应用具有重要的意义;研究了LDPC码在加性脉冲噪声信道中的LDPC码的译码算法及其性能。LDPC码在加性脉冲噪声信道中使用BP译码算法时,信道初始化消息没有闭式解,计算非常困难。通过分析AWGN信道下初始化消息的计算过程,提出用最小二乘测度计算信道初始化消息,从而简化了标准BP译码算法。由于脉冲信道所具有的特点,基于最小二乘测度的简化译码算法会出现错误限底(Error Floor)现象,因而提出用更具鲁棒性的Huber测度来计算信道初始化消息。从仿真结果来看,在噪声符合SaS分布的脉冲信道上,中等长度(码长N=5144)的规则LDPC码具有良好的误码性能。最后介绍了加性脉冲噪声信道下基于高阶调制的软解调算法,并针对4QAM,16QAM的BP简化算法进行了性能仿真,仿真结果表明采用高阶调制的简化译码算法在降低了译码复杂度的同时可实现高速率数据的可靠传输。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 数字通信系统
• 1.2 低密度校验码的提出、发展和现状
• 1.3 本论文的主要研究内容及其意义
• 1.3.1 研究的目的和意义
• 1.3.2 本论文内容安排
• 第二章 LDPC 码的编码原理
• 2.1 LDPC 码的基础
• 2.2 LDPC 码的构造
• 2.2.1 Gallager 的规则LDPC 码的构造
• 2.2.2 Mackay 的规则LDPC 码的构造方式
• 2.3 LDPC 码的编码
• 第三章 LDPC 码的译码算法
• 3.1 对数似然比域内的BP 算法（LLR-BP）
• 3.2 改进的线性拟合译码算法
• 3.2.1 译码算法分析与改进
• 3.2.2 拟合精确性和译码性能仿真分析
• 3.2.3 计算复杂度的简单分析
• 3.3 在二元 AWGN 信道下规则 LDPC 码的研究与仿真分析
• 3.3.1 仿真参数说明
• 3.3.2 性能曲线及分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 脉冲噪声信道中的LDPC 码的译码研究
• 4.1 脉冲加性噪声信道模型
• 4.2 LDPC 码简化的译码算法
• 4.2.1 BP 译码算法信道对数似然比的简化
• 4.2.2 几何信噪比（GSNR）
• 4.3 基于HUBER 测度的简化译码算法的性能分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 脉冲噪声信道下基于高阶调制的LDPC 码的译码研究
• 5.1 高阶调制与软解调
• 5.1.1 M-PSK 调制与软解调
• 5.1.2 M-QAM 调制与软解调
• 5.2 高阶QAM 的调制的LDPC 码译码算法研究
• 5.2.1 系统模型
• 5.2.2 高阶QAM 软解调
• 5.2.3 仿真结果及分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 缩略词
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果